Raspberry pi 3 программирование. Как писать и запускать программы на Raspberry Pi

31.05.2019

7. Знакомство со средствами программирования, установленными на Raspberry Pi

Для изучения программирования в Raspbian ОС предустановлены пакеты Python, Scratch, Node-RED, SonicPi и Wolfram Mathematica. Именно ради того, чтобы сделать максимально доступным и удобным для всех изучение програмирования и физического компьютинга проект Raspberry Pi и создавался несколько лет назад! Так что же представляют в трех словах предустановленные на RasPi средства разработки?

Python представлять не надо - это самый популярный в университетской и научной среде язык программирования. Для работы с датчиками через GPIO для Python написана и предустановлена библиотека. Вообще говоря, через инструмент pip можно доустановить тысячи библиотек для Python буквально для решения всех практических задач физического компьютинга и научных вычислений.
Помимо самого языка Python версий 2 и 3 со средой разработки IDLE, в Raspbian ОС предустановлена специальная версия популярной игры Minecraft Pi и библиотеки на Python для управления игрой. (Введение см. и )
Node-RED - визуальный редактор от IBM с открытым исходным кодом для создания "интернета вещей", позволяющий практически без программирования, соединением готовых модулей "собирать" довольно сложные приложения для систем типа "умный дом". (Введение см. и ).
Язык Scratch - инструментарий визуального программирования, позволяющий детям создавать анимации и игры методом Drag&Drop. (Введение см. и )
Уникальный в своем роде язык SonicPi позволяет программировать музыку. (Введение см. )
Пакеты Wolfram и Mathematica - наиболее полная система для современных технических вычислений в мире. Она будет незаменимым помощником для технических вычислений как учащихся школ, так и студентов ВУЗов. Хотя продукт для Windows платный, на Raspbian ОС установлена полнофункциональная бесплатная версия.
(Введение см. и )
Кроме того, в Raspbian ОС по умолчанию предустановлены Node.js, Perl и Ruby.
Для удобной работы с кодом на Raspberry Pi предустановлен один из лучших редакторов с подсветкой синтаксиса и среда разработки Geany.

8. Восстановление работы Raspberry Pi после сбоев

Может возникнуть ситуация, когда несовместимость вновь установленного аппаратного или программного обеспечения вызовет ошибку при запуске системы. Напирмер, хотя в настройках Raspberry Pi 3 имеется пункт Open GL, как показала практика, включение этой опции вызовет ошибку загрузки системы.
Как показала практика, у Raspberry Pi имеется несколько возможностей восстановления после сбоя загрузки.

1) Откат до последней резервной копии microSD-карты при помощи Win32DiskImager.
Делайте почаще образы стабильной версии системы программой Win32DiskImager и можете быть уверены, что в случае сбоя система будет востановлена за считанные минуты.

2) Редактирование конфигурационного файла config.txt с microSD-карты на компьютере при помощи кард-ридера.
К примеру, в случае сбоя с Open GL надо закомментировать символом # последнюю строчку "dtoverlay=vc4-kms-v3d" в файле config.txt и система запустится нормально.

3) Удаленное подключение к Raspberry Pi по сети через SSH-терминал.
Во многих случаях, например, в случае того-же сбоя загрузки при включении Open GL, после загрузки ядра системы успевает запуститься SSH-сервер и продолжает работу в фоновом режиме. Можно зайти в консоль Raspberry Pi через SSH-терминал, отредактировать конфигурационные файлы (boot/config.txt), либо запустить raspi-config и отключить сбойные опции.

4) Чистка системы.

Удалите кеш пакетов:
sudo apt-get clean
Удалите осиротевшие пакеты:
sudo apt-get autoremove
Обновите список пакетов:
sudo apt-get update
Исправьте зависимости:
sudo apt-get -f install
Переустарновите пакет, если установка пакета была прервана
sudo apt-get install --reinstall имя_пакета

9. Удаленное управление Raspberry Pi (SSH/VNC)

Как и любой Unix-системой, Raspberry Pi можно управлять удаленно несколькими способами.
Самый простой - управление в консоли по протоколу SSH. Чтобы это стало возможным, необходимо зайти в настройки Raspberry Pi (sudo raspi-config), выбрать пункт меню "Interfacing options", в следующем окне выбрать пункт "SSH" и подтвердить включение сервера SSH при запуске. Рекомендуется сразу поменять пароль по умолчанию пользователя "pi" с "raspberry" на какой-нибудь другой, содержащий не менее 8 символов в английской раскладке.
Затем можно скачать на другом компьютере бесплатный SSH-клиент PuTTY , запусить его и ввести в строку "Host Name (or IP address)" локальный IP-адрес Raspberry Pi. В консоли появится запрос на логина, а за ним - пароля. Если все введено верно, появится приветствие Raspberry Pi и зеленый курсор ввода команд. Через SSH-терминал можно устанавливать и удалять программы, копировать, перемещать и удалять файлы, исполнять консольные команды системы и скрипты (BASH, Python, Perl...), работать с конфигурационными файлами Raspberry Pi. Словом, делать все многообразие операций, доступных в консоли Unix-систем. Многие вещи удобнее делать в консольных редакторах типа файл-менеджера MC, которые также работают через SSH-терминал.
Помимо терминального доступа к консоли, в Raspberry Pi встроена возможность полноценного управления в графическом интерфейсе. Для этого на Raspberry Pi предустановлена бесплатная версия VNC-сервера. Включить его автозапуск можно там-же, где до этого мы включили SSH-сервер. Надо выбрать следующий пункт меню "Iinterfacing options" - "VNC" и подтвердить влючение сервера. Для полноценного доступа к Raspberry Pi необходимо будет скачать бесплатный VNC-viewer , запустить его, и также как в случае с SSH ввести локальный IP-адрес Raspberry Pi. Пройдя процедуру авторизации, вы попадете на Raspberry Pi, как если бы находились перед подключенным к нему дисплеем, нажимали на клавиатуру и кликали мышью. Скорость работы в VNC-клиенте лишь немного медленнее, чем на самом Raspberry Pi. Меню открываются почти с той же скоростью, только графические файлы при открытии прорисовываются не мгновенно, с неболшой задержкой в доли секунды.
При удаленном подключении к Raspberry Pi по SSH и VNC необходимо только, чтобы устройство было подключено к локальной сети и сети питания. Клавиатура, мышь и монитор при этом могут быть и не подключены к Raspberry Pi . Это удобно в случае настройки "малинки" в качестве веб-сервера, или сервера IoT (сервера управления датчиками "умного дома").

К слову, по умолчанию размеры виртуального экрана в VNC слишком малы - всего 640х480 пикселей. Приведу мой маленький "хак" по настройке комфортного разрешения экрана (1024х768) при удаленном подключении по VNC:

Откроем для редактирования файл конфиргурации Raspberry Pi:
sudo nano /boot/config.txt
Раскоментируем (удалим слева символ #) и слегка подправим следующие строки:
hdmi_force_hotplug=1
hdmi_group=2
hdmi_mode=16

10. Установка комплекта ПО интернет-разработчика LAMP

Поскольку не только я считаю, что за интернетом - будущее, на компьютере юного программиста должен быть установлен пакет программ, обеспечивающийх возможность обучения основам интернет-программирования, создания и администрирования вебсайтов. Общепризнанным стандартом среды интернет-разработчика в ОС Linux является комплект программ, стостояший из вебсервера Apache, СУДБ MySQL и языка программирования PHP (LAMP). Для удобства администрирования баз данных также рекомендуют установить ПО PHPMyAdmin (все программы распространяются бесплатно). Следуя пошаговым инструкциям с офсайта Raspberry Pi , за полчаса LAMP и самая популярная система управления сайтами (CMS) Wordpress были установлены на "малинку" и настроены для работы. Привожу пошаговую инструкцию с пояснениями, чтобы у вас этот процесс не занял больше времени, чем у меня.

1. Установка сервера Apache2 (<1 мин)
sudo apt-get install apache2 -y
Проверка работы Apache
links2 http://192.168.0.100
Просмотр папки сайта
cd /var/www/html
ls -al

2. Установка PHP 5 (1 мин)
sudo apt-get install php5 libapache2-mod-php5 -y
sudo service apache2 restart
Создание тестовой страницы
sudo rm index.html
sudo nano index.php

Проверка работы PHP
links2 http://192.168.0.100

3. Установка mysql 5 (3 мин)
sudo apt-get install mysql-server php5-mysql -y
sudo service apache2 restart

Присвоение прав пользователю Apache
sudo chown -R www-data: .

Создание базы MySQL
mysql -uroot -ppassword
mysql> create database wordpress;

Включение Apache mod rewrite
sudo a2enmod rewrite

Включение возможности указывать настройки в.htaccess
sudo nano /etc/apache2/sites-available/000-default.c onf

Добавим следующий код

< VirtualHost *:80 >
< Directory "/var/www/html" >
AllowOverride All
< /Directory >

4. Установка PHPMyAdmin (3 мин)
sudo apt-get install phpmyadmin

5. Установка Wordpress

Скачивание Wordpress

cd /var/www/html/

Распаковка Wordpress

sudo tar xzf wordpress-4.7.2-ru_RU.tar.gz

sudo mv wordpress/* .

sudo rm -rf wordpress-4.7.2-ru_RU.tar.gz

Установка и настройка Wordpress
Заходим в броузере по вашему текущему адресу, например http://192.168.0.100 , либо по адресу http://localhost .
В соответствующих полях указываем имя, адрес (localhost), логин и пароль пользователя созданой вами ранее базы данных, название сайта, логин и пароль администратора сайта (не используйте простые имена типа "root" и "admin", придумайте пароль не короче 8 символов, содержащий цифры и буквы в разных регистрах), а также ваш e-mail.
Через несколько секунд после подрвеждения ввода данных Wordpress установится и уже будет готов к работе! Комплекты необходимых плагинов, таких как cyr3lat, wp-edit, hyper-cache, wp-db-backup и т.п., можно установить позже, просто введя их названия в форме поиска страницы Plugins консоли Администратора Wordpress.
Теперь Raspberry Pi готов стать домашним веб-сервером интернет-разработчика.

11. Знакомство с языком Python

Объектно-ориентированный интерпретируемый язык программирования Python появился в конце 80-начале 90х годов в центре математики и информатики в Нидерландах благодаря усилиям Гвидо ван Россума.
Изначально язык был ориентирован на повышение производительности разработчика и читаемости кода.
Python характеризуется минималистичным синтаксисом при высокой функциональности, поддерживает все основные парадигмы программирования, поддерживает динамическую типизацию, автоматическое управление памятью, обработку исключений, многопоточность вычислений, модульность.
В настоящее время Python активно используется как универсальная среда для научных расчётов. Во многих популярных программах трёхмерной графики, таких как Blender, язык Python используется для расширения стандартных возможностей программ.
Python используется во многих крупных компаниях, таких как Dropbox, Google, Facebook, Instagram.
Особенностью синтаксиса языка Python является выделение блоков кода с помощью отступов, поэтому в Python отсутствуют операторные скобки begin/end и фигурные скобки. Также в Python отсутствую явные завершающие символы конца строк, такие «;» как в Perl.
Одной из привлекательных сторон Python стала богатая библиотека стандартных модулей. Помимо стандартной библиотеки существует огромное множество прикладных библиотек для Python в самых разных областях. Для Python созданы программные каркасы для разработки веб-приложений, самым популярным из которых является Django.
С Python поставляется библиотека tkinter для создания кроссплатформенных программ с графическим интерфейсом. Также для Python существуют расширения для всех основных библиотек графических интерфейсов.
Существуют расширения Python для создания игр (Pygame), работы с мультимедиа, 3D-моделирования, обработки графики, построения графиков, астрономических вычислений (Astropy).
Установка и обновление пакетов для Python осуществляется через интерфейс PyPI (Python Package Index). Модули задействуются в начале программ командой import.
Изначально Python предполагался в качестве основного языка программирования на Raspberry Pi. Не случайно devboard имеет символическое окончание «Pi» в названии.
Для работы с внешними датчиками, подключаемыми к Raspberry Pi для Python написаны и предустановлены в Rasbian несколько библиотек, таких как RPi.GPIO.
Вместе с Python на Raspberry Pi предустанавливаются стандартный интерфейс разработки и тестирования приложений IDLE и удобный редактор Geany.
В Интернет имеется масса руководств по знакомству с языком Python и готовых примеров для создания IoT-приложений на Raspberry Pi, понятных даже школьникам младших классов.
Надо учитывать, что большинство примеров в Интернет написаны для версии Python 2.х, не совместимой с 3.Х Поэтому, на Raspberry Pi предустановлены обе версии Python. Также вместе с Python 3.Х поставляется программа (скрипт) «2to3», конвертирующая код с версии 2.х в 3.Х.

В итоге, прочитав за выходные пару онлайн-руководств и одну умную книжку в электронном виде на английском, я написал небольшую программку, подсчитывающую частоту наиболее популярных слов на странице сайта с указанным URL и позже "прикрутил" к ней визуальный интерфейс на основе библиотеки Tkinter. Так легко, быстро и приятно приложения с графическим интерфейсом я еще не создавал...

(Введение в основы языка Python см. и )

12. Работа с Python и GPIO, мигание светодиодом

После знакомства с основами синтаксиса и базового набора команд языка Python, решающим шагом на пути физического компьютинга является решение, вроде бы, простой задачи: «помигать светодиодом».
Именно с этого шага многие школьники, студенты и взрослые «гики» всего мира начинали свой путь в IoT-программировании.
Для этого мне в первую очередь потребовалось приобрести несколько радиодеталей: несколько пар резисторов от 100 до 300Ом (как предлагается в руководствах) и несколько светодиодов разного цвета (я взял красный, синий и белый). В ходе поиска подходящего радиоларька выяснилось, что радиодеталями в моем городе торгует только одна, конкретная точка. Стоимость деталей оказалась невысокой (3-5 рублей за штуку).
При сборе простенькой схемы, состоящей из светодиода и резистора, я обнаружил, что 40-пиновый кабель к моей монтажной плате (breadboard) не маркирован красной полосой по краю, а состоит из разноцветных кабелей. В интернете схемы подключения для такого кабеля к breadboard и Raspberry Pi 3 слету я не нашел. Пришлось открыть схему GPIO и прозванивать контакты кабеля цифровым тестером, чтобы понять, как его подсоединять.
Также оказалось, что «гребенка» для подключения кабеля к breadboard у меня не имеет отводов для вывода на линии питания breadboard, так что пришлось подключить Ground на гребенке к минусу на breadboard.
Собрав схему таким образом, чтобы длинный контакт (+) светодиода был подключен к 21 порту GPIO, а короткий — через резистор сопротивлением в 100 Ом — к «земле» (-), запустил Raspberry Pi 3 и подключился к нему по VNC.
Создал в IDLE3 программу мигания светодиодами flashpi.py, описанную на сайте http://edurobots.ru/ , и сохранил ее в папке /home/pi."
Запустил программу с помощью F5 в IDLE3 (можно также запустить программу командой "sudo python3 flashpi.py" в LXTerminal) и... светодиод не загорелся.
Проверив все контакты и правильность сборки схемы, понял, что дело не в аппаратной, а в программной части системы. Из примера в одной из электронных книжек по Raspberry Pi 3 выяснилось, что вместо команды
GPIO.setmode(GPIO.BOARD) надо инициализировать порты командой GPIO.setmode(GPIO.BCM). После правки кода и запуска программы, вслед за нажатием клавиши Enter светодиод, наконец, загорелся ярким светом!
Повторное нажатие клавиши Enter выключало светодиод. Нажатием любой другой клавиши осуществлялся выход из программы и корректное завершение работы с портами GPIO.
Вот код рабочей программы ("__" заменяем на пробелы - это необходимые отступы в Python):

Из цикла закрытие работы с GPIO

Никогда в жизни я так не радовался горящему светодиоду! Да и давно так не радовался вообще! Как это, надеюсь, рано или поздно сделали 10 миллионов покупателей Raspberry Pi, я таки "помигал светодиодом"! Причем, «помигал» программно!

Заключение - напутствие юным кибернетикам

Надеюсь, что мой долгий, но захватывающий путь длиной в 3 месяца, от решения купить одноплатный компьютер Raspberry Pi 3 до программного «мигания светодиодом», был пройден не зря.
Он познакомил меня с новым миром Unix и физического компьютинга, а заодно подготовил пошаговое руководство для всех, кто хочет войти в него (в первую очередь — для преподавателей школ и старшеклассников) и создал платформу для дальнейшего освоения физического компьютинга, веб-программирования и системного администрирования. На базе Raspberry Pi 3 стоимостью чуть больше 2 т.р. стало возможным создание домашнего вебсервера и мультимедиа-центра, интересных решений по автоматизации выполнения рутинных задач и более сложных IoT-систем, в том числе, решений для концепции «Умный дом».
Лично для меня в мои 43 года было занимательным и полезным приключением осваивать незнакомый мне язык программирования Python и новую, не похожую на распространенные у нас, операционную систему.
Компьютер Raspberry Pi 3, настроенный и проверенный в работе, вместе с breadboard, радиодеталями и комплектом из 16 датчиков я изначально планировал подарить дочке на День рождения для использования в качестве учебного ПК и перспективного исследовательского инструмента в кружке информатики местной гимназии. Договорился с учителем информатики о предоставлению помощи по приобретению и внедрению Raspberry Pi во внеурочных занятиях по информатике среди заинтересованных ребят и олимпиадников. Надеюсь, как и мне, Raspberry Pi даст моей дочери и ребятам в гимназии мощный импульс в учебе и развитии, раскроет новые возможности изменения себя и окружающего мира к лучшему при помощи современных технологий.

Одно из главных преимуществ Raspberry Pi — это наличие выводов общего назначения (General Purpose Iinput/Outputs). GPIO — это группа контактов, которыми можно управлять с помощью программы. Причем управление это может быть совсем простым, например, включение/выключение светодиода. Либо весьма сложным — обмен данными с периферийными устройствами по специализированным протоколам.

С помощью GPIO можно собирать данные с разных датчиков, управлять реле, двигателями, силовыми ключами. В общем, управлять реальным миром по составленной нами программе.

В этой статье я расскажу как установить на Raspberry Pi библиотеку управления GPIO для python — RPi.GPIO, и приведу несколько простых примеров работы с ней.

1. Загрузка и подготовка библиотеки RPi.GPIO

Первое что мы сделаем — скачаем архив с библиотекой с официального сайта:

По-умолчанию, штатный браузер Chromium скачает библиотеку в папку /home/pi/Downloads . Зайдем в эту папку с помощью проводника:

Теперь жмем правую кнопку мыши на архиве и выбираем пункт Extract Here .

Этим самым мы просим разархивировать библиотеку в ту же папку, в которой находится сам архив. В результате рядом с архивом появится папка RPi.GPIO-0.6.3.

2. Установка дополнительного пакета для python

Перед тем, как установить библиотеку RPi.GPIO, нам потребуется дополнительный пакет python-dev. Для этого запустим терминал (черная иконка на верхней панели рабочего стола) и запустим в нем следующую команду:

Sudo apt-get install python-dev

На вопрос «Do you want to continue? » пишем символ «Y» и жмем Enter.

В результате появится отчет об успешной установке. Выглядит он так:

3. Установка библиотеки RPi.GPIO

Теперь приступим к установке самой библиотеки для работы с GPIO. Не выходя из терминала, переходим в разархивированную ранее папку:

Cd /home/pi/Downloads/RPi.GPIO-0.6.3

И запускаем команду для сборки библиотеки из исходных кодов:

Python setup.py build

В результате получим примерно такой отчет:

Sudo python setup.py install

Результат выполнения:

Ну вот и готово! Приступим к сборке стенда и составлению первой программы, которая будет управлять состоянием светодиода.

4. Подключение светодиода к Raspberry Pi

Разъем GPIO у Raspberry Pi имеет два типа нумерации. Первый тип — это последовательный номер контакта. Второй тип — BCM, соответствует выводам микропроцессора. Оба эти нумерации представлены на картинке.

В большинстве примеров используется тип нумерации BCM, последуем традиции. Подключаем светодиод к выводу GPIO23 по следующей схеме.

Анод светодиода (длинная ножка) соединим с выводом GPIO23 через резистор 200 Ом, а катод с землей (GND). Хорошо бы сначала вспомнить

Сегодня четвертый урок, на котором мы поработаем с портами GPIO, в частности помигаем светодиодом в разных режимах.

Урок ориентирован на начинающих пользователей и представлен в текстовом и видео-форматах.

Видео четвертого урока:

Для урока нам понадобится:

плата Raspberry Pi;
кабель питания;
USB-клавиатура;
USB-мышь;
монитор или телевизор с HDMI/RCA/DVI интерфейсом;
кабель, один конец которого RCA или HDMI, а другой соответствует вашему монитору;
SD-карта с уже установленной ОС Raspbian ();
светодиод;
кнопка;
резистор на 220 Ом
3 провода «мама-папа»
2 провода «папа-папа».

Программирование Raspberry Pi GPIO на языке Python

Для сегодняшнего урока мы выбрали язык программирования Python.

Python — современный объектно-ориентированный язык. Он наиболее часто используется для программирования GPIO на Raspberry Pi. Python входит в состав операционной системы Raspbian.

Сборка модели

Для работы нам потребуется собрать следующую схему:

Схема подключения светодиода и кнопки к Raspberry Pi

Обратите внимание, что порты GPIO на Raspberry Pi не подписаны, полезно иметь распечатанную распиновку.

Распиновка Raspberry Pi. Схема с ledgerlabs.us

Собранная модель со светодиодом и кнопкой

Управление светодиодом на Raspberry Pi из консоли

Заходим в LXTerminal и набираем:

После этого вместо имени пользователя в начале строки должно отобразиться >>> .

Вводим следующие строки:

Import RPi.GPIO as GPIO #импорт библиотеки
GPIO.setmode(GPIO.BOARD) #"включение" GPIO
GPIO.setup(7, GPIO.OUT) #объявление 7-го пина как выход

Затем для включения светодиода можно использовать команду
GPIO.output(7, 1)

А для выключения
GPIO(output(7, 0)

После работы с GPIO желательно выполнить команду
GPIO.cleanup()

Программа для мигания светодиодом на Raspberry Pi

Для автономной работы светодиода нам потребуется написать и запустить программу. Для этого откроем предустановленную программу IDLE 3 и в меню File нажмем New. В открывшемся окне мы можем писать программу.

Напишем:
import RPi.GPIO as GPIO #импорт библиотеки для работы с GPIO
import time #импорт библиотеки для ожидания
GPIO.setmode(GPIO.BOARD) #"запуск" GPIO

____GPIO.output(7, 1) #включение светодиода

____GPIO.output(7, 0) #выключение светодиода
____time.sleep(1) #ожидание 1 секунды

Сохраним программу в папке /home/pi.

Теперь мы можем запустить программу из LXTerminal с помощью команды
sudo python programname.py

Управление светодиодом с помощью кнопки

Поуправляем светодиодом с помощью внешней кнопки: когда кнопка зажата — светодиод горит, когда отжата — не горит.

Для этого подключим кнопку к порту 5.

Для управления нам потребуется следующая программа:

Import RPi.GPIO as GPIO #импорт библиотеки GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BOARD) #"включение GPIO"
GPIO.setup(7, GPIO.OUT) #объявление порта 7 как выход
GPIO.setup(3, GPIO.IN) #объявление порта 3 как вход
while True: #бесконечный цикл
____if GPIO.input(3) == False: #если кнопка зажата
________GPIO.output(7, 1) #включаем светодиод
____else: #иначе
________GPIO.output(7, 0) #выключаем

Управление светодиодом с клавиатуры

Сделаем еще одну программу. Она будет менять состояние светодиода при получении пустой строки и заканчиваться при получении другой строки.

Import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(7, GPIO.OUT)
while True:
____str = input("Enter - включение, другое - выход ");
____if str != "":
________break
____else:
________GPIO.output(7, 1)
____str = input("Enter - выключение, другое - выход ");
____if str != "":
________break
____else:
________GPIO.output(7, 0)
GPIO.cleanup()

На этом четвертый урок по Raspberry Pi для начинающих закончен, продолжение следует!

Я не особо большой знаток Linux (почти новичок), поэтому буду очень рад конструктивной критике в комментариях.

Все, кто хотел, давно купили себе Raspberry Pi 3, а я ждал непонятно чего 🙂 Однако недавно этот компьютер попал ко мне в руки, поэтому хочу поделится впечатлениями и полезными (для кого-то) советами по его настройке.

Аппаратная часть

Компьютер заказывался на AliExpress сразу с корпусом и блоком питания (Model B, 1 ГБ ОЗУ). Карта памяти, microSD SanDisk 16 GB class 10, уже валялась дома. С учётом её цены весь «системный блок» стоил примерно 3000 р.

В качестве экрана был подключён обычный телевизор Full HD (кабель HDMI в кладовке случайно завалялся). Из периферии изначально подключил только клавиатуру и мышь, подсоединив их к USB-портам.

Raspberry в определённых случаях ощутимо греется (показывая при этом иконку-градусник в правом верхнем углу экрана), поэтому в корпусе почти сразу были просверлены дополнительные вентиляционные отверстия. Эффективность комплектных радиаторов так себе, нужно искать что-то посерьёзнее, если собираетесь нагружать компьютер на 100%.

Операционная система

Выбор ОС для Raspberry Pi 3 - вопрос деликатный. Если кто-то не в курсе, то здесь ARM-процессор. Т. е. обычный дистрибутив Linux на устройство не встанет, нужна специально подготовленная сборка.

Собственно, из-за относительно специфичного железа в дальнейшем будет много других сложностей с программами и т. п.

Существует несколько официальных и неофициальных сборок Linux для этого мини-компьютера. Какую из них использовать - зависит от поставленной задачи. В моём случае Raspberry Pi 3 будет использоваться, как обычный домашний компьютер для работы и развлечений (звучит несколько амбициозно). Попробовав несколько ОС, я остановился на основном официальном дистрибутиве, Raspbian Stretch 9.1 (новейшем на тот момент). На мой взгляд, он быстрее, стабильнее и универсальнее остальных.

Установка ОС на «Малину» очень проста. Скачиваем образ, распаковываем файл.img и записываем его на карту памяти с помощью специальной программы (для Windows это, например, Win32 Disk Imager).

Более подробное описание процесса записи ОС легко найти в Интернете.

После окончания записи карту памяти нужно вставить в соответствующий слот Raspberry Pi. Затем включаем устройство в электрическую сеть и начинаем первоначальную настройку (вставка блока питания в розетку - штатный способ включения этого компьютера).

Если вы подумали, что Raspberry Pi 3 сможет на равных конкурировать с обычным домашним компьютером за 20 000 р., то это совсем не так. Работать Raspberry будет гораздо медленнее, а ряд задач для него вообще недоступен. Однако с определёнными функциями мини-компьютер справляется неплохо. Например, с ролью терминала для не слишком «тяжёлых» веб-приложений он справится отлично.

Настройка Raspberry Pi 3 (ОС Raspbian)

При первом запуске даже ничего не нужно выбирать и нажимать. Система уже практически готова к работе. После перезагрузки появляется рабочий стол.

Хотя радоваться здесь особо нечему - просто придётся больше вещей настраивать уже в установленной системе 😉

Сначала подключаемся к Интернету. При проводном соединении Интернет уже должен работать сам. В моём случае используется Wi-Fi, поэтому нужно нажать на красные кресты на панели задач (иконка сетевых подключений), выбрать беспроводную сеть и ввести пароль. Всё почти так же, как в других операционных системах.

Она позволит выполнять все дальнейшие действия в терминале с правами суперпользователя. В противном случае придётся добавлять sudo в начале каждой второй строки (а то и чаще).

Все остальные команды приведены в статье без sudo. Т. е. предполагается, что вышеописанная рекомендация была выполнена.

Сразу обновляем пакетную базу и прошивку устройства:

Apt update apt upgrade rpi-update

Затем заходим в настройки Raspberry Pi: «Пуск» (значок малины) > Preferences > Raspberry Pi Configuration. Нажимаем «Change Password…» и задаём новый пароль (одновременно для пользователя и суперпользователя). Это позволит избежать некоторых проблем в будущем.

По умолчанию в Raspbian создан пользователь pi с паролем raspberry.

Настраиваем дальше. Hostname (имя компьютера в сети) можно не менять. У меня изображение выводится не на весь экран (толстая чёрная рамка по периметру), поэтому параметр Underscan переключаю в положение «Disabled». На вкладке «Performance» изменяем значение GPU Memory на 128 (можно и 64 оставить, но некоторым приложениям может не хватить).

Переходим во вкладку «Localization». Нажимаем «Set Locale…». Выбираем Language: ru (это даст хоть какой-то перевод ОС на русский). Настраиваем время через «Set Timezone…». В моём случае Europe/Moscow. Выбираем основную раскладку клавиатуры через «Set Keyboard…». Советую United States/English (US), т. к. к ней все уже привыкли. На всяких случай заходим в «Set Wi-Fi Country…» и тоже выбираем RU.

После всего этого нажимаем «OK» внизу окна и соглашаемся на перезагрузку.

Для интереса посмотрим сколько ОЗУ занимает операционная система в новом состоянии (диспетчер задач вызывается через Ctrl + Alt + Del или из меню приложений). 92 МБ! Вот бы Windows столько занимала 🙂

Настройка внешнего вида

Для удобства приводим рабочий стол к более привычному виду (в данном случае к виду подобному Windows). Правый клик по панели, «Panel Settings». Edge переключаем в положение «Botton» - панель перемещается вниз. Переходим во вкладку «Panel Applets», удаляем лишнее, добавляем нужное. Удалил Ejecter и CPU Usage Monitor. Добавил Minimize All Windows и Keyboard Layout Handler (переключатель раскладки клавиатуры).

Через последний добавляем русскую раскладку. Правый клик по флагу, «Keyboard Layout Handler Setting». Снимаем флажок «Keep system layouts», нажимаем «Добавить», выбираем ru. Меняем сочетание клавиш для переключения раскладок кнопкой под надписью Change Layout Options.

Кнопка «Закрыть» в этом окне не работает, но работает крестик в углу. Это старый баг многих сборок Linux (странно, что его не убрали до сих пор).

На панели есть значок Bluetooth. Отключаем через него модуль Bluetooth, если не собираемся подключать какие-либо беспроводные устройства.

Меняем набор значков слева. Правый клик на одном из значков, «Application Launch Bar Settings». Вытаскиваем пару ярлыков из меню на рабочий стол. Меняем обои (предпочитаю что-то более однотонное):

Numlock

К этому времени не работающая цифровая клавиатура уже начала раздражать. При загрузке системы Numlock выключен (в других версиях Linux такое тоже бывает). Каждый раз включать его не хочется. Пора исправить ситуацию. Устанавливаем программу numlockx:

Apt install numlockx

Добавляем её в автозагрузку. Например, открываем файловый менеджер, переходим в папку /home/pi/.config , создаём там файл autostart (без расширения) с единственной строкой: @numlockx -on .

Можете использовать любой другой способ добавления в автозагрузку.

Проблема с USB-флешками и жёсткими дисками

На первый взгляд, со съёмными носителями всё в порядке. Они корректно определяются при подключении, все файлы отображаются и нормально открываются. Только вот записывать на флешки ничего нельзя, т. к. подключаются они в режиме «readonly» (за редким исключением).

Решается проблема просто, установкой дополнительного драйвера:

Apt install ntfs-3g

После установки требуется перезагрузить систему.

Проверялись все накопители, имеющиеся в распоряжении - запись, изменение и удаление стали работать (не только в NTFS, но и в FAT32).

На одном USB-накопителе небольшого объёма только что отформатированном в Windows проблемы почему-то не было изначально.

Программы в комплекте

Настало время посмотреть, что уже установлено в системе. Просто пробежимся по меню приложений (консольные утилиты в расчёт не берём).

В разделе «Программирование» находится больше десятка приложений собственно для программирования (оставим их без внимания).

Категория «Офис» содержит исключительно программы из пакета LibreOffice (знаменитого бесплатного аналога Microsoft Office). Полезные приложения для работы с документами. Создание и правка не очень сложных файлов в них на Raspberry Pi 3 происходит с минимальными притормаживаниями.

Раздел «Интернет» содержит, на мой взгляд, два полезных приложения. Первое - VNC Viewer. Неплохой вариант управления удалёнными устройствами. Скорость работы приемлемая. Второе - браузер Chromium. Практически тот же Chrome, только без излишеств. Сайты работают с разной скоростью. Некоторые прямо быстро, некоторые очень туго (зависит от типа сайта и его оптимизации). Например, ВКонтакте листается с небольшими рывками, а Одноклассники уже идут со скрипом (хотя в целом пользоваться можно и тем и другим). Даже YouTube в нём сносно работает (установлено специальное расширение). В полноэкранном режиме видео, конечно, дёргается, а вот в широкоэкранном смотрится нормально. Т. е. на этом компьютере более или менее доступна работа в Интернете (по крайней мере, она комфортнее, чем на среднем смартфоне).

При работе на Raspberry Pi 3 в большинстве приложений заметен небольшой разрыв кадра (нижняя часть изображения обновляется чуть позже верхней). Эта неприятность связана с отсутствием вертикальной синхронизации (tearing). На обычных компьютерах проблема легко решается, но для Raspbian решения я не нашёл. Опять же многое упирается в специфическое железо.

В «Стандартных» минимальный набор полезных приложений: калькулятор, терминал, просмотрщик файлов PDF, блокнот, архиватор (который почти ничего не умеет), диспетчер задач, программа для просмотра изображений, файловый менеджер и утилита для создания копии системы - SD Card Copier.

Всё необходимое есть, лишнего немного, остальное ставим по потребностям.

Skype

Со Skype в Linux почти всегда были какие-то заморочки. Нынешняя версия является просто оболочкой для веб-интерфейса. Вместо того, чтобы пытаться запустить её под Raspbian, просто воспользуемся веб-версией напрямую.

В Raspberry Pi 3 отсутствует разъём mini-jack для микрофона. Вариант 1 - найти микрофон с разъёмом USB. Вариант 2 - подключить дешёвую внешнюю USB-звуковую карту с привычными разъёмами. В моём случае всё было ещё проще (хотя не совсем) - веб-камера оказалась со встроенным микрофоном, т. е. два устройства заняли только одно гнездо.

Откроем Skype. Через Chromium заходим по адресу web.skype.com/ru и выполняем вход в свой аккаунт. Затем нажимаем на зелёный замок в адресной строке: разрешаем камеру, микрофон и Flash. Микрофон работать всё равно не хотел. Оказалось, что нужно было кликнуть по значку видеокамеры (в адресной строке справа), затем вместо по «По умолчанию» выбрать правильное аудиоустройство.

Сделал тестовый видеозвонок знакомым. Звук в обе стороны проходит нормально, видео тоже передаётся (немного притормаживает).

Расширение офисных приложений

Пакет LibreOffice, конечно, неплох, но сейчас он на английском, не проверяет правописание и не очень правильно отображает документы MS Office, т. к. в системе нет ни одного шрифта из Windows. Открываем терминал, устанавливаем русскую локализацию, орфографический словарь и шрифты:

Apt install libreoffice-l10n-ru hunspell hunspell-ru ttf-mscorefonts-installer

Вот так гораздо привычнее:

Наш штатный архиватор умеет работать только с типичными для Linux форматами, поэтому нужно помочь ему, добавив поддержку более ходовых типов архивов (7z, RAR и ещё парочки):

Apt install p7zip-full unrar-free

Установим более продвинутые программы для чтения электронных книг Evince и FBReader, чтобы открывать разные типы электронных книг:

Apt install evince fbreader

Evince у меня не появился в меню самостоятельно, поэтому пришлось зайти в «Параметры» > «Main Menu Editor» и отметить его флажком.

Настройка локальной сети

Если у вас есть локальная сеть, то Raspberry Pi 3 уже подключен к ней (в случае открытой и корректно настроенной сети). Чтобы иметь к ней удобный доступ, в стандартном файловом менеджере нужно открыть меню «Перейти», выбрать «Сеть», открыть меню «Закладки», нажать «Добавить в закладки», переключить вид «Дерево директорий» на «Точки входа». Теперь ссылка на сеть будет под рукой при каждом открытии файлового менеджера.

Также можно установить другой файловый менеджер, например, Thunar.

Вроде, всё неплохо: сетевые ресурсы доступны, файлы открываются, копируются и даже удаляются. Только при входе чуть ли не в каждую сетевую папку система запрашивает пароль (который мы меняли в самом начале работы с ОС). Другие компьютеры в моей сети (и на Windows, и на Linux) заходят на те же ресурсы без паролей. Убрать ввод этого пароля пока не удалось (ввожу каждый раз).

Для того, чтобы компьютеры, входящие в ЛВС, отображались на верхнем уровне, правим настройки Samba /etc/samba/smb.conf . Только файл нужно открыть с правами суперпользователя. Например, вводим в терминале следующую команду (предварительно выполнив sudo -i ):

Leafpad /etc/samba/smb.conf

Меняем значение параметра workgroup на название нашей рабочей группы, сохраняем изменения, делаем перезагрузку. Теперь при заходе в «Сеть» можно сразу переходить к нужному компьютеру (не открывая ещё две папки).

Настройки сети приведены для примера. В других случаях данный подход к работе с ЛВС может просто не сработать.

Подключение к сетевому принтеру

Раз уж у нас есть офисные программы, то и печать документов, скорее всего, потребуется. В рассмотренной выше сети установлен единственный принтер, подключённый к ПК на Windows 10. Принтер уже сетевой, но нужно как-то добавить его в Raspbian. Для этого установим программы CUPS и samba-client:

Apt install samba-client cups

CUPS не пустит нас в настройки просто так. Поэтому нужно добавить нашего текущего пользователя в группу lpadmin:

Usermod -aG lpadmin pi

Управление в CUPS происходит через веб-интерфейс. Вводим в браузер адрес 127.0.0.1:631 , затем переходим в раздел «Администрирование», нажимаем «Добавить принтер». Вводим имя пользователя pi и пароль, который задали при настройке системы (в начале статьи). Отмечаем «Windows Printer via SAMBA» и нажимаем «Продолжить».

Дальше важный момент. В поле «Подключение» нужно ввести адрес принтера в сети. В данном случае smb://192.168.1.6/hp1010 . Из чего он состоит: smb:// - протокол SAMBA, 192.168.1.6 - локальный адрес компьютера, к которому подключён принтер, hp1010 - сетевое имя принтера.

Адрес компьютера в ЛВС должен быть статическим, а имя принтера желательно задавать только латиницей (без пробелов).

Нажимаем «Продолжить». Вводим название принтера для нашей системы и на всякий случай ставим флажок «Разрешить совместный доступ к этому принтеру», нажимаем «Продолжить». Выбираем драйвер для принтера (список впечатляет), нажимаем «Добавить принтер». Сохраняем параметры. Печатаем для теста какой-нибудь документ и радуемся жизни.

Работа с графикой

На Raspberry Pi 3 можно установить классические графические редакторы GIMP и Inkscape:

Apt install gimp inkscape

Работают они в целом корректно, но медленно. Несложные манипуляции с не очень большими картинками мини-компьютер потянет (обрезать фотографию, цвета поправить, надпись добавить, логотип нарисовать). Серьёзные графические задачи, естественно, требуют серьёзной мощности.

Просмотр видео

Вот здесь всё опять упирается в нестандартное железо. Привычные плееры просто на нём не работают (либо работают с большими проблемами). Получилось найти только две программы, которые справляются с проигрыванием видео: OMXPlayer и Kodi. Использовать будем обе.

OMXPlayer уже установлен в системе, но он консольный, поэтому пользоваться им не слишком удобно. Чтобы видеофайлы открывались двойным кликом делаем следующее. Кликаем по файлу правой кнопкой, выбираем «Открыть с помощью…». Переходим на вкладку «Пользовательская команда». В верхней строке вводим omxplayer -b . Отмечаем флажками «Выполнить в эмуляторе терминала» и «Установить выбранное приложение по умолчанию для данного типа файла». В имени приложения пишем, например, omxplayer . Нажимаем «OK».

Эти действия нужно проделать для каждого расширения видеофайлов.

Переключатся между окнами OMXPlayer не даёт. Клавиши управления: «q» - выход, «-» и «+» - регулировка громкости, «←» и «→» - перемотка.

Kodi - это довольно серьёзный медиацентр. Понимает значительно больше кодеков, чем OMXPlayer, имеет встроенный DLNA-клиент и другие плюшки. Для начала его нужно установить:

Wi-Fi у Raspberry слабоват, поэтому видео приличного размера по сети смотреть через него не получится. Позаботьтесь о проводном подключении.

С Kodi на Raspberry Pi 3 можно смотреть весьма увесистые фильмы. Проверял на файле Full HD размером 40 ГБ с битрейтом 40 Мб/с (по DLNA). За 2 с лишним часа ни одного подтормаживания или других проблем. Некоторые Smart-телевизоры при проигрывании этого же файла с того же DLNA-сервера зависали на середине видео (приходилось выключать/включать).

Прослушивание музыки

С воспроизведением звука всё гораздо проще. Поддерживаются многие проигрыватели. Штатный OMXPlayer тоже умеет играть музыку, но в этом нет необходимости. Был установлен Audacious, который ничем особо не перегружен, но имеет привычный вид и нормальный функционал:

Apt install audacious

Торрент-клиент

Здесь тоже всё нормально. Установил Deluge:

Apt install deluge

Почему именно его? Потому что привык к нему. Deluge не лучше и не хуже других. Просто выполняет свою работу как полагается. Для теста скачал через него Raspbian Stretch Lite. Никаких проблем не заметил.

Игры

Конечно, сложно назвать Raspberry Pi игровой платформой, однако поиграть на нём вполне возможно. Речь по большей части идёт о запуске игр, выходивших на старых приставках. Долгие попытки собрать что-то вроде RetroPie в виде отдельного приложения (а не целой ОС) не увенчались успехом. Поиск отдельных приложений для каждой приставки тоже довольно нудное дело, поэтом остановился на Mednafen:

Apt install mednafen

Первым делом переходим в «Global Settings» и выбираем Video Driver sdl вместо opengl (ну нет у «Малины» нормальной поддержки OpenGL). После этого образы игр (ROMs) начнут нормально работать (не все, конечно).

С нормальной скоростью заработали только NES и Sega Mega Drive (хотя большинство платформ не проверялось, т. к. нет к ним интереса).

Можно добавлять игры в интерфейс Mednaffe и запускать их оттуда, а можно даже не запускать Mednaffe - просто открывать файл с образом игры, как любой другой, двойным кликом (не для всех платформ сработает).

Играть в приставочные игры на клавиатуре неудобно, а под рукой как раз есть геймпад от Xbox 360. Контроллер работает без дополнительных драйверов, остаётся только настроить кнопки. Для этого в Mednaffe открываем раздел «Systems», переходим к нужной приставке, открываем подраздел «Input», нажимаем «Controller Setup». Выбираем «Port 1» (первый контроллер), делаем двойной клик в столбце Key и нажимаем на геймпаде кнопку, соответствующую надписи в столбце Action/Button (для каждой строки).

Если настройки не применились, запускаем игру нужного формата из интерфейса (новые параметры должны вступить в силу), после чего настройки уже будут действовать и при запуске двойным кликом.

Несколько «родных» игр, заслуживающих внимания, тоже можно установить. Например, Битва за Веснот (напоминает HOMM III) и OpenTTD (напоминает SimCity 2000). Обе игры переведены на русский язык.

Apt install wesnoth openttd

Последний штрих

После установки многих программ остаётся всякий «мусор». Хорошо бы его удалить следующей командой (ещё и немного места освободится):

Apt autoremove

Дополнительные сведения

Снимок экрана делается клавишей Print Screen и автоматически сохраняется в домашнюю папку (/home/pi).
Если хотите немного повысить скорость работы Raspberry Pi 3, подключите его к экрану с низким разрешением (например, 1366×768).
Приложения можно поискать в штатной утилите «Add / Remove Software», которая чем-то похожа на Synaptic.
Для подключения к монитору без разъёма HDMI может использоваться дешёвый переходник с HDMI на DVI-D или такой же кабель.
Raspberry может показывать на экране три специальных значка-индикатора (независимо от установленной ОС и среды рабочего стола): молния - низкое напряжение, наполовину красный термометр - высокая температура чипа (80–85 градусов), полностью красный термометр - критическая температура (выше 85 градусов).

Заключение

В целом мини-компьютером я остался доволен. За свою стоимость он предоставляет очень даже широкий функционал (в статье рассмотрены только некоторые варианты его использования). Для опытных пользователей Linux настройка Raspberry Pi 3 покажется несложной. Остальные без проблем смогут использовать уже настроенную систему.

Кликать мышью по окнам можно хоть кота научить.

Помимо энтузиастов Raspberry может быть интересен и компаниям с большим парком машин. Например, покупка 20 классических системных блоков для колл-центра по 12 000 р. и покупка 20 «малиновых» компьютеров по 3000 р. - это совсем разные вещи (180 000 р. экономии).

Только мониторы нужно брать хотя бы с DVI-D - ещё 15 000 вычитаем.

При домашнем использовании Raspberry Pi 3 хорошо справится с ролью бесшумного медиасервера, ретро-приставки, вспомогательного компьютера для другой комнаты и т. д и т. п…

Raspberry Pi – мощная платформа для обработки информации, полученных от разнообразных устройств. Этот микрокомпьютер может стать основой для создания систем умного дома и устройств распознавания образов. Наиболее удобной и популярной средой программирования для Raspbian является Питон. В это статье мы узнаем, как настроить Python на Raspberry Pi и как установить библиотеку RPI.GPIO для работы с GPIO портами.

Установка и настройка Python на Raspbian

Python – один из самых известных и используемых языков программирования. Изначально язык Python должен был выступать в роли основного языка программирования для Raspberry Pi. В микрокомпьютере Raspberry Pi он используется для работы с датчиками через GPIO при помощи специальной библиотеки. Пакет Python уже установлен в операционной системе Raspbian в двух версиях – 2 и 3. Каждый элемент в системе Raspbian перед именем имеют приставку «python-».

Установка и инсталляция пакетов выполняются с помощью утилиты apt либо pip.

Установить пакет утилитой apt можно при помощи команд:

sudo apt-get update

sudo apt-get install python3-picamera

Это один из лучших методов установки программного обеспечения. Благодаря такой установке программы можно легко обновить до последней версии – для этого используются команды sudo apt-get update и sudo apt-get upgrade.

Удалить ненужные элементы можно, запустив команду sudo apt-get remove python3-rpi.gpio.

Полное удаление можно произвести, добавив к команде окончание –purge:

sudo apt-get remove python3-rpi.gpio –purge.

Установка пакетов через PIP. Этот инструмент нужно тогда, когда невозможно найти нужный пакет или его последнюю версию. В это случае установка проводится через PyPI – каталог пакетов Python. Установка так же не вызывает трудностей, как и в предыдущем случае. Сначала нужно установить пакет через apt:

sudo apt-get install python3-pip (на примере третьей версии)

Команда pip-3.2 устанавливает нужные документы и файлы для python. Например, установить любую библиотеку можно следующим образом:

pip-3.2 install library

Удалить – с помощью команды

pip-3.2 uninstall.

Сам язык программирования Python характеризуется простым синтексом и высокой функциональностью, поддерживает автоматическое управление памятью, многопоточность вычислений, обработку исключений. Для этого языка существует большое количество библиотек для самых разнообразных сфер применения. Существуют расширения для создания игр – Pygame, для работы с мультимедиа, обработки графики, различных вычислений.

Установка библиотеки RPi.GPIO

Библиотека RPi.GPIO написана специально для управления портами GPIO на языке python. Эти порты позволяют собирать данных с датчиков, управлять двигателями, ключами, реле и прочими устройствами с помощью программы.

В первую очередь нужно скачать архив с официального сайта . На странице можно увидеть большое количество версий библиотеки. Нужно выбрать самую свежую версию.

Архив будет загружен в папку загрузки по адресу /home/pi/Downloads. Нужно зайти в нее, найти скачанный архив, нажать правую кнопку мыши и выбрать во всплывающем меню Extract Here.

Эта команда разархивирует библиотеку в папку, в которую помещен архив. Рядом с ним будет добавлена новая папка с названием RPi.GPIO-0.6.3.

Следующим шагом нужно установить python-dev. Запускается терминал и в него вводится команда

sudo apt-get install python-dev

Будет задан вопрос «Do you want to continue? », нужно нажать «Yes» и Enter.

В окне высветится отчет, который сообщает об успешно проведенной установке.

Чтобы установить библиотеку RPi.GPIO, нужно не закрывая перейти в папку, которая была распакована до этого.

cd /home/pi/Downloads/RPi.GPIO-0.6.3

Затем нужно запустить команду:

python setup.py build

На экране появится отчет о выполнении.

После этого нужно запустить установку библиотеки с помощью команды

sudo python setup.py install

После успешной установки на экране появится новый отчет.

Библиотека установлена, можно начинать работать.

Помимо вышеописанной библиотеки RPi.GPIO существуют и другие. Для доступа к GPIO контактам используется также библиотека WiringPi. Эта библиотека написана на языке C, используется в средах C, C++ и RTB (BASIC) и других. Она создавалась схожей с библиотекой Wiring на Ардуино.

Для программирования и настройки контактов вместе с библиотекой используется утилита gpio для командной строки. Она позволяет записывать и считывать данных с портов и управлять ими.